Найден способ, как зарядить аккумулятор электромобиля на 80% всего за 9 минут

Ученые из Китайского университета науки и технологий разработали подход к твердотельному электрокатализу в литий-ионных аккумуляторах (LIB), позволяющий сверхбыструю зарядку, пишет Interesting Engineering.

Группа ученых использовала анод из черного фосфора, легированного серой, в сочетании с катодом из оксида лития-кобальта. Конструкция позволила создать сверхбыстро заряжаемую батарею. Она способна зарядить 80 процентов своей энергии всего за 9 минут с плотностью энергии 302 Вт*ч*кг-1. Кроме того, такая высокая производительность зарядки сохранялась стабильной на протяжении более 300 циклов.

Учение утверждают, что их исследование развивает электрокатализ в твердотельных реакциях. Это знаменует значительный шаг на пути к технологии высокоэнергетических, быстро заряжаемых аккумуляторов со значительным потенциалом для промышленного применения.

Электрокатализ — это процесс, в котором катализатор ускоряет электрохимическую реакцию, снижая энергетический барьер, необходимый для протекания реакции. В этом контексте катализатор — это вещество, которое облегчает реакцию, не расходуясь в ней. Электрокатализ имеет решающее значение в таких технологиях, как топливные элементы, батареи и расщепление воды. В них катализатор повышает эффективность реакций, включающих перенос электронов, таких как окисление или восстановление молекул на электродах. Этот процесс является ключевым для улучшения преобразования и хранения энергии в различных электрохимических системах.

Такие анодные материалы, как кремний и фосфор, часто используются в LIB из-за их более высокой удельной емкости по сравнению с традиционными графитовыми анодами. Эти аноды хранят ионы лития посредством реакций сплавления. Однако медленное движение ионов лития в этих анодных материалах ограничивает скорость перезарядки литий-ионных аккумуляторов.

Исследования электрокатализа в твердотельных реакциях крайне необходимы. Команда ученых использовала гетероатомное легирование — процесс, при котором инородные атомы, известные как гетероатомы, намеренно вводятся в структуру материала для изменения его свойств. В контексте материалов для аккумуляторов это обычно подразумевает замену некоторых атомов в материале другими атомами.